含油废水处理技术的研究进展

陈 平，王 晨，刘明伟，任彦中，阚连宝



含油废水处理技术的研究进展

陈 平1，王 晨1，刘明伟2，任彦中3，阚连宝1

（1. 东北石油大学，黑龙江 大庆 163318； 2. 东北电力大学，吉林 吉林 132012； 3. 大庆油田设计院，黑龙江 大庆 163311）

近年来随着石油需求量的日益增加，油污染问题也越来越严重，其中含油废水处理问题已成为全球环境保护组织的主要研究内容。对含油废水的产生、组成及其对环境的污染进行了阐述，总结了含油废水各种处理技术及其新的进展，最后展望了其相关发展趋势，为以后含油废水的处理提供一定的技术参考。

含油废水；油污染；磁分离法；超声波法

随着工业的发展，越来越多的行业在不断产生含油废水，其中包括油田勘探开发、石化炼化、机械加工、金属炼制等行业。含油废水量大且成分复杂，含有油类、脂、腈、胺、有机磷化物、酚、有机酸等有机物多达230多种。特点是COD、BOD含量较高，有一定的气味和色度，难溶于水，难于处理[1]。据统计，世界上每年至少有500万～1 000万吨油类进入水体，对生态环境和人体健康带来极大危害。含油废水排到江河湖海等水体后，水体变臭，使水资源的利用价值破坏；含油废水灌溉农田，会造成农作物的减产或死亡；石油中含致癌烃，通过食物链危害人体健康。因此，含油废水的处理及无害化排放显得尤为重要[2]。含油废水处理已经有数十年时间，数十年里已经有很多处理技术得到研发，归结起来大体上分为四大类：物理的处理方法，例如膜法，粗粒化聚结，重力分离等；化学的处理方法，例如氧化还原，催化氧化，酸调节等；物化的处理方法，例如混凝，吸附，气浮浮选等；生物的处理方法，例如好氧生物法，厌氧生物法，特种菌法等。随着含油废水处理技术的不断研发，一些技术已经应用到实践中，并取得了很好的效果。

1 现阶段处理含油废水的常用方法

1.1 膜分离法处理含油废水

膜法技术是一种纯物理作用，利用多孔膜介质截留水中的杂质，从而完成分离功能的处理方法。按照工作压力不同，可以分为微滤膜法、超滤膜法以及反渗透膜法等。Lu Yan等[3]研究了氧化铝-PVDF管超滤膜，结果表明，处理后油含量、悬浮固体含量均低于1 mg/L，固体颗粒中值粒径小于2 μm。Chengwen Song等[4]获得煤基微滤炭膜，在1.0μm碳膜孔径、0.10 MPa跨膜压力和0.1 m/s的横流速度下得到含油废水油排斥系数高达97％，渗透物的油浓度低于10 mg/L。HUA F L等[5]研发了以陶瓷为材质的微滤膜，并用该膜处理含油废水，发现当含油量发生变化时，该陶瓷膜仍然有较高的处理效率。YangTao[6]用高岭土动态膜处理含油废水，石油浓度的升高，稳步渗透通量下降，油保留率增加，在低油浓度范围，油保持率变化特征较明显，在中性或碱性环境下，动态膜具有高渗透通量和超过99％的油保持率。

1.2 吸附法处理含油废水

利用亲油性材料表面活性的特点，将分子态的污染物浓集于表面达到去除目的的方法叫吸附法。典型的吸附材料有活性炭、粉煤灰、膨润土及高吸油树脂；其中活性炭是最常用的吸附材料，高吸油树脂是新型的有机吸附剂。国外诸多研究者在吸附法处理含油废水方面也做出了重大成就。Z. Abdeen 和 Y. M. M. Moustafa[7]利用多孔PVA水凝胶作为吸油材料处理含油废水，胞外结构的存在，可以在原油和聚合物固定化的稳定性方面发挥重要作用，由HPV处理的原油去除能力约为82％，结果表明使用HPV和HPV 膜作为捕集原油的材料可以提高含油废水的处理，在一个较低的成本下打开海洋环境；Fei Ji等[8]研发了聚丙烯晴纤维膜，发现油的去除率可以达到95%以上。Xiaojuan Liu 等[9]研究了层状双氢氧化物官能纺织品，实验表明，纺织品不仅可以作为膜材料高效的分离油和水(去处理超过97％)，还可以从水中选择性的吸附油类。

1.3 生物法处理含油废水

采用厌氧或好氧的微生物，以废水中有机质为营养物质，对有机物质进行降解的方法称为生物处理法。常用的生物法有活性污泥法、生物膜法、生物滤池法和接触氧化法。Ruyin Liu等[10]研究认为，多环芳香族烃环羟基化双加氧酶（PAH-RHD）基因属于伯克氏菌目顺序，与16SrRNA基因分析的结果一致，表明伯克氏菌目细菌可能在嗜热的烃降解过程中发挥关键作用。Mahdieh Safa[11]采用旋转生物接触器与外部膜结合处理含油废水，结果表明在HMBR系统中当 TPH/COD = 0.6 和 HRTs = 24 h 时，TPH去除率最好达99%，去除率比使用两个生物反应器降低了0.6以上，这说明HMBR比RBC有更好的处理效果。Abooalfazl Azhdarpoor等[12]采用从堆肥肥料隔离出的假单胞菌菌株处理含有橄榄油，菜籽油和向日葵油等自制的含油废水，结果表明，当油浓度低于8.41 g/L时，除油率达(95±1.5)％，油的浓度增加至22 g/L，在44 h的停留时间时，油去除率降低至(85±2.5)％，当停留时间为44 h，温度为30 ℃时，以硝酸铵作为氮源，该菌的最佳去除率约为95％。

1.4 气浮法处理含油废水

利用水中微小气泡与杂质发生黏附作用将水中杂质从水中分离出来的过程称为气浮法。SHAMRANI A A 等[13]用絮凝剂与含油废水混合后，进入气浮池分离，发现油类物质的去除率接近100%。H. X. Xu 等[14]采用旋风静态微泡浮选柱研究除油动力学，旋风静态微泡浮选柱（FCSMC）具有双重作用，包括气旋分离和气浮，建立了分离动力学常数和循环压力，气体表观速度，平均气泡直径等因素之间的数学模型关系。M.HANAFYH等[15]用溶气气浮法处理含油废水，设计建造的溶解空气浮选试验工厂处理含油废水1.0 m3/h，DAF系统已投入实际应用中，对三种不同形态的油，处理效率较好。

2 近几年国内外处理含油废水技术的新进展

2.1 磁分离法处理含油废水

通过投加经过磁化的磁种吸附污染物，随后磁分离使水质净化的方法叫做磁分离法。Svoboda J等[16]采用磁种的方法处理含油废水，发现废水各指标都取得了较高的去除效率。Shanhu Liu等[17]利用磁聚氨酯（PU）海绵处理含油废水，磁PU海绵除有优异的超疏水性和超亲油性，更具有磁性反应能力和抗腐蚀能力的稳定性，在磁动力下，可以很好的分离水表面的油类和水中的污染物。王利平等[18]采用经过表面改性的Fe3O4处理含油废水，结果显示油的去除效率可以达到85%以上。

2.2 三相内循环流化床处理含油废水

三相内循环生物流化床（简称ITFB）中填料物质在反应器中充分的流化，增大与废水中有机质的接触，提高处理效率。Qu Qin等[19]研究了气升式内循环三相生物流化床的流体力学，结果表明当气体速度为180升/小时，固含率为3%~5％时，该反应器对化学需氧量和总石油烃去除率分别高达96.39和96.43％。崔俊华等[20]采用添加特种菌的生物流化床处理含油废水，发现含油量和有机质含量大幅度降低；Liu X等[21]使用三相流化床处理含油废水，在最优化条件下有机质含量降到100 mg/L以下，氨氮含量降到15 mg/L以下。

2.3 超声波法处理含油废水

超声波是频率高于20000Hz的声波。有以下几种反应机理：羟基自由基氧化、热分解、等离子化学。韩萍芳等[22]对超声强化原油脱水的影响因素进行了研究。Guangji Hu等[23]研究表明超声辐照具有比直接加热更好的除油和除盐性能，在超声波功率为75 W，处理时间为6 min，初始浆料的温度为25 ℃，污泥与水的比率为1:4时，油回收率超过60%，盐含量低到<5 mg/L。XU N[24]应用超声处理油田含油污泥，污泥含油量降低了50%以上。

3 结束语

含油废水随着人们对其危害的深入认识，处理技术不断得到研发和应用。例如，电磁法、微波法、电凝聚法等都吸引越来越多的学者在研究。但不管哪种技术在应用中都会暴露出一定的弊端，无法达到处理要求。只有对各种处理技术不断进行完善，更多采取组合式的处理工艺大势所趋，例如，化学混凝—SBR法、混凝—气浮法、物化—生化组合工艺等。总之，我们要不断向着绿色环保的方向研究，开发更多新型材料，新技术，设计出更经济，高效的方法。

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Research Progress of Oily Wastewater Treatment Technology

CHEN Ping1，WANG Chen1，LIU Ming-wei2，REN Yan-zhong3，KAN Lian-bao1

（1. Northeast Petroleum University, Heilongjiang Daqing 163318，China；2. Northeast Dianli University, Jilin Jilin 132012，China；3. Daqing oilfield Design Institute, Heilongjiang Daqing 163311，China）

In recent years, the problem of oil pollution is more and more serious with the increasing demand for oil, and the oily wastewater treatment has become the main research content of global environmental protection organization. In this paper, generation and composition of the oily wastewater and its pollution to the environment were discussed; treatment technologies of oily wastewater were summarized as well as their research progress. Finally, development trend of treatment technologies of oily wastewater was analyzed.

oily wastewater; oil pollution; hydrophobic membrane; ultrasonic method

TE 992

A

1671-0460（2016）06-1286-03

黑龙江省教育厅科学技术研究项目(12541081)。

2016-03-25

陈平（1979-）,男,黑龙江省大庆市人,副教授,硕士,2008年毕业于沈阳建筑大学市政工程专业,研究方向：工业废水处理。E-mail：shenjiangong22@126.com。

王晨（1991-），女，硕士研究生，研究方向：含油废水处理。E-mail：shenjiangong22@126.com。